水处理技术

作者：苑丹丹1, 李璐1,2, 姚京宏1, 王萌1, 沈筱彦3, 王宝辉1,*

单位：1.东北石油大学, 黑龙江 大庆 163318; 2.北京师范大学水科学研究院, 北京 100875; 3.浙江石油化工有限公司, 浙江 舟山 316000

关键词：太阳能,热-电耦合,光-电-热耦合,油田含油污水,双碳

基金：黑龙江省自然科学基金面上项目+“太阳能STEP破乳-氧化处理油田含油污水理论与技术构建”+（E2018014）

传统的水处理技术一般采用化石能源驱动,是一个耗能领域,本研究聚焦于可再生的太阳能高阶利用和可持续水处理技术,以创新的科学概念和技术构建一个全新太阳能污水处理系统。本文利用集成太阳能工程和太阳能化学工程构建了油田污水处理系统,耦合多化学反应高效可持续处理油田含油污水,采用太阳能光/热/电场驱动与耦合光-热-电化学模式高效氧化处理油田含油污水,大幅度提升太阳能源利用率和污水处理率。在典型的热-电化学耦合模式反应体系下,电解时间120 min,电解电压2.5 V,电解温度90 ℃,COD去除率达到45.65 %,污水中的含油量去除率达到68.63 %。在典型的光-热-电化学耦合模式反应体系下将TiO₂纳米管光电极驱动光化学过程中,适配条件下反应120 min,电解电流70 mA,温度90℃,COD去除率达到86.47 %,污水中的含油量去除率达到90.23 %。分析表明光-热-电化学三场模式对太阳能利用效率和水处理效率明显高于两场模式,光、电、热三者相互优化调整,可以达到最大利用太阳能效率。新的太阳能污水处理系统化石能源为零输入,可持续高效处理污水,建立和调控太阳能和污水处理两个科学问题的直接联系,是应对气候变化、推动能源结构转型的有效措施,实现太阳能光谱综合利用已然成为推动“双碳”政策的重要举措。

来源：2025年第5期

《水处理技术》期刊编辑部

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